Ученые нашли новый способ защиты растений от грибковой инфекции
Широко распространенное грибковое заболевание растений можно контролировать с помощью имеющегося в продаже химического вещества, которое до сих пор в основном использовалось в медицине. Это открытие сделали ученые из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) и Университета штата Парана в Бразилии. В ходе комплексного эксперимента команда обнаружила новый метаболический путь, который можно нарушить с помощью этого химического вещества, оно предотвратит вторжение многих известных растительных грибов в растение-хозяина. Команда сообщила о своем исследовании в научном журнале «Phytopathology» .
Гриб Colletotrichum graminicola распространен по всему миру. Он заражает кукурузу, вызывая антракноз — болезнь, при которой листья растения сначала желтеют, а затем в конечном итоге погибают от токсинов. Грибок размножается за счет спор, которые сначала попадают на поверхность растения. Там они находят довольно негостеприимные условия — недостаток большинства питательных веществ, необходимых для развития грибов, в частности азота. «Единственный вариант, который у них есть, это расщепить некоторые из собственных азотсодержащих молекул, например пурины, строительные блоки ДНК или РНК», — объясняет патолог растений профессор Хольгер Дайзинг из MLU.
Исследователи из команды Дейзинга нашли способ помешать этой переходной фазе, на которую опирается гриб. Для этого команда ввела в растения ацетогидроксамовую кислоту, вещество, которое также используется для лечения вредных бактерий в желудке человека и, как известно, препятствует распаду мочевины. «Кислота предотвращает проникновение вредных грибов в растения и не дает превратиться им инфекционное заболевание», — говорит Дейзинг.
Команда также проверила, можно ли перенести результаты исследования C. graminicola и кукурузы на другие растения и грибы. Также было обнаружено, что кислота эффективна против множества других патогенов, которые вызывают, например, мучнистую росу зерновых культур, фитофтороз картофеля, а также ржавчину кукурузы и бобов. «Мы смогли разработать совершенно новый подход к борьбе с патогенами, который использует существующий активный ингредиент и, таким образом, может быть быстро использован в коммерческих целях», — говорит Дейзинг.
Чтобы сделать выводы, ученые провели обширные эксперименты. Они хотели понять молекулярные особенности того, как гриб получает азот в начале инфекции. Во-первых, они произвели серию случайных мутаций в геноме гриба C. graminicola. «Затем мы инокулировали различные грибковые мутанты на растения, чтобы увидеть, какие из них больше не заразны», — говорит Дейзинг. Один из этих мутантов имел дефект в пути деградации пуринов. Чтобы проверить, действительно ли неспособность мутантов заразить растение была вызвана недостатком азота, исследователи затем применили азот к растениям.
«После добавления азота даже безобидные мутанты снова стали заразными», — говорит Дейзинг.
Команда смогла вызвать тот же дефект, который они наблюдали у мутантов грибов дикого типа, путем применения ацетогидроксамовой кислоты, потому что она также блокирует путь деградации пуринов.
Источник: Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге
